Los indicadores de ácido y base se utilizan en química para determinar el pH de una sustancia. Cambian a diferentes colores dependiendo de si se agregan a un ácido, una base o una sustancia neutra. La mayoría de los indicadores son ellos mismos ácidos débiles y responder a cambios en la concentración de iones de hidrógeno.
Escala de pH e indicadores de ácido y base
El rango de pH funciona entre 0 y 14, siendo 7 neutro. Un pH superior a 7 indica una base y los inferiores a 7 indican un ácido. La escala de pH es logarítmica, y con cada cambio de número individual en la escala, hay un cambio de diez veces en la acidez de la alcalinidad (basicidad).
Los indicadores ácidos y básicos son sensibles al cambio de pH o, más específicamente, al cambio en la concentración de iones de hidrógeno, H+, en solución.
La mayoría de los indicadores de ácidos y bases son moléculas orgánicas grandes que contienen enlaces carbono-carbono dobles y simples alternados. En soluciones básicas, los indicadores de ácido y base se convierten en iones al perder iones de hidrógeno de su composición química, generalmente de un grupo OH. Esto cambia la estructura de la molécula, lo que hace que los indicadores absorban luz en diferentes longitudes de onda y cambien de color.
Tipos de indicadores
Muchos tipos de indicadores funcionan en toda la escala de pH. Es importante elegir uno que se encuentre dentro del rango de pH en consideración. A continuación se dan varios indicadores comunes.
Papel de tornasol
Un indicador de ácido y base común es el papel tornasol creado al tratar el papel de filtro con un tinte obtenido de líquenes. Una solución aplicada al papel tornasol mantendrá el tornasol del mismo color o lo cambiará.
El tornasol rojo es un ácido diprótico débil; puede donar dos átomos de hidrógeno. Por debajo de pH 4.5, un papel tornasol rojo permanece rojo, pero se vuelve azul en una base. Por encima de pH 8,3, un papel tornasol azul permanece azul pero se vuelve rojo en un ácido.
El indicador de tornasol no puede determinar un valor de pH, solo para distinguir entre ácidos y bases. El papel tornasol neutro es morado.
Indicador de fenolftaleína
El indicador de fenolftaleína es un ácido débil que tiene dos estructuras diferentes según se encuentre en una solución alcalina (rosa) o ácida (incolora). La solución alcalina absorbe la luz en el espectro de luz visible y el ojo humano percibe un cambio de color a rosa a un nivel de pH de 8,2, que continúa a magenta brillante a un pH de 10 y superior.
La fenolftaleína se usa comúnmente como indicador en experimentos de titulación ácido-base en el laboratorio químico. Se agrega cuidadosamente una solución de concentración conocida en una de concentración desconocida y el indicador de fenolftaleína. Cuando la solución pasa de incolora a rosada (o viceversa), el valoración o se ha alcanzado el punto de neutralización y se puede calcular la concentración desconocida.
Indicador azul de bromotimol
El azul de bromotimol, un ácido débil, se utiliza con mayor frecuencia como indicador de soluciones que son relativamente neutras: ácidos y bases débiles. Su rango de pH está entre 6 y 7,6. La solución aparece amarilla hasta pH 6, en una solución neutra es verde y se vuelve azul en soluciones básicas por encima de pH 7,6.
En el laboratorio, el azul de bromotimol se utiliza a menudo como colorante biológico para portaobjetos, para probar la fotosíntesis y se puede utilizar para probar el pH de piscinas.
Indicador de rojo de metilo
Como indicador de ácido y base, el rojo de metilo se vuelve rojo en soluciones ácidas a un pH de 4,4 e inferior y se vuelve amarillo cuando se alcanza un pH de 6,2. Entre estos puntos finales de color, en el rango de pH de 4,4 a 6,2, el color es naranja.
El rojo de metilo se puede utilizar como indicador de ácido y base en el laboratorio y como colorante azo, el grupo más grande de sintéticos. tintes comúnmente utilizado para tratar textiles.
Indicador universal
Un indicador universal es una solución que contiene una mezcla de indicadores, a menudo fenolftaleína, rojo de metilo y azul de bromotimol. La identificación de un pH aproximado se obtiene agregando varias gotas de un indicador universal a una solución.
El rojo indica un ácido fuerte, en el rango de pH de 1 a 4, mientras que un ácido débil tiene un tono anaranjado. En una solución neutra, el color se vuelve amarillo verdoso. El púrpura indica una base fuerte, por encima de pH 11, mientras que las bases débiles exhiben un tinte azulado.